JP7410553B2 - 植物処理のシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
1つまたは複数の処理流路、および前述の1つまたは複数の処理流路と関連付けられた少なくとも1つの植物処理デバイスであって、前述の少なくとも1つの植物処理デバイスは、植物の少なくとも1部分の振動を制御可能に誘導するよう構成されかつ動作可能であり、前述の振動は植物の前述の少なくとも1部分を処理するよう構成されている、少なくとも1つの植物処理デバイス、ならびに
植物の前述の少なくとも1部分の状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である1つまたは複数のセンサであって、植物の前述の少なくとも1部分の画像データを示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である光センサを含む、1つまたは複数のセンサを含む検知システム、
を含む、植物処理装置と、
検知システムにより生成された検知信号を受信および処理するために前述の植物処理装置とデータ通信するよう構成されかつ動作可能である、制御システムであって、検知信号を処理することは、植物の前述の少なくとも1部分の状態を判定すること、および植物の前述の少なくとも1部分の処理に対応する振動を誘導するために前述の少なくとも1つの植物処理デバイスを動作させることを含む、制御システムと、を含む。
1つまたは複数の処理流路、および前述の1つまたは複数の処理流路に関連付けられた少なくとも1つの植物処理デバイスであって、前述の少なくとも1つの植物処理デバイスは、植物の少なくとも1部分の振動を制御可能に誘導するよう構成されかつ動作可能であり、前述の振動は、植物の前述の少なくとも1部分を処理するよう構成されている、少なくとも1つの植物処理デバイスと、
植物の前述の少なくとも1部分の状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である1つまたは複数のセンサであって、植物の前述の少なくとも1部分の画像データを示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である光センサを含む、1つまたは複数のセンサを含む検知システムと、
検知信号を制御システムに伝達し、前述の少なくとも1つの植物処理デバイスが植物の前述の少なくとも1部分に対する処理に対応する振動を誘導するための動作データを、制御システムから受け取るために、制御システムとデータ通信を実施する通信ユーティリティと、を含む、植物処理装置が提供される。
1つまたは複数の流体処理流路、ならびに前述の1つまたは複数の流体処理流路および1つまたは複数の物質貯蔵槽に関連付けられた少なくとも1つの植物処理デバイスであって、医薬品、害虫駆除剤、ホルモン、および/または高温空気からなる群より選択される物質を、植物の少なくとも1部分に送達もしくは噴霧するよう構成されかつ動作可能である、少なくとも1つの植物処理デバイスと、
植物の前述の少なくとも1部分の状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である1つまたは複数のセンサであって、植物の前述の少なくとも1部分の画像データを示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である光センサを含む、1つまたは複数のセンサを、および植物の前述の少なくとも1部分の近傍における1つまたは複数の環境状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である1つまたは複数の環境センサを、含む検知システムと、
検知信号を制御システムに伝送し、植物の前述の少なくとも1部分の以下の1つまたは複数の状態(すなわち植物の近傍における病気、有害生物の存在、植物の近傍における環境状態)にそれぞれ基づいて前述の少なくとも1つの植物処理デバイスが前述の物質のうちの1つまたは複数を送達または噴霧するための動作データを制御システムから受け取るために、制御システムとデータ通信する通信ユーティリティと、を含む、植物処理装置が提供される。
1つまたは複数の処理流路、および前述の1つまたは複数の処理流路に関連付けられた少なくとも1つの植物処理デバイスであって、標的化された損傷を植物の前述の少なくとも1部分に対して生じさせるよう構成されかつ動作可能である、少なくとも1つの植物処理デバイスと、
植物の前述の少なくとも1部分の状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である1つまたは複数のセンサであって、植物の前述の少なくとも1部分の画像データを示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能である光センサを含む、1つまたは複数のセンサを含む検知システムと、
検知信号を制御システムに伝送し、植物の前述の少なくとも1部分の以下の1つまたは複数の状態(すなわち、回復不可能な病気、事前決定された個数の花がすでに授粉済みであること)に基づいて前述の少なくとも1つの植物処理デバイスが植物の前述の少なくとも1部分に損傷を生じさせるための動作データを制御システムから受け取るために、制御システムとデータ通信する通信ユーティリティと、を含む、植物処理装置が提供される。
- 植物の少なくとも1部分の画像データを含む検知データを取得することと、
- 前述の検知データを分析し、植物の前述の少なくとも1部分上の1つまたは複数の花が授粉に対して準備ができた状態にあるかどうかを判定することと、
- 1つまたは複数の花が授粉に対して準備ができた状態にあることを検出した場合に、前述の授粉に対して準備ができた状態にある1つまたは複数の花において振動を誘導することにより前述の授粉に対して準備ができた状態にある1つまたは複数の花を授粉することと、を含む、植物処理の方法が提供される。
- 前述の環境データが授粉に対して要求されるよりも高い湿度を示す場合には、前述の周囲に、または植物の前述の少なくとも1部分に、高温空気を加える、および、
- 前述の環境データが授粉に対して要求されるよりも低い湿度を示す場合には、前述の周囲に、または植物の前述の少なくとも1部分に、湿空気を加える。
- 植物の少なくとも1部分の画像データを含む検知データを取得することと、
- 前述の検知データを分析し、植物の前述の少なくとも1部分上において事前決定された個数の花がすでに授粉されたかどうかを判定することと、
- 事前決定された個数の花がすでに授粉されたことを判定した場合には、植物の前述の少なくとも1部分上において、他の花(単数または複数)の授粉を抑制するか、または他の花(単数または複数)の成長もしくは開花を防止することと、を含む、植物処理の方法が提供される。
- 事前決定された温度、速度、空間プロファイルの流体ストリームを、植物の前述の少なくとも1部分の少なくとも一部に誘導することと、
- 特定の物質を、植物の前述の少なくとも1部分の少なくとも一部に送達または噴霧することと、
- 植物の前述の少なくとも1部分の少なくとも一部を、植物の種類に対応する事前決定されたパラメータを有するレーザで照射することと
のうちの1つまたは複数により達成される。
1.上述の方法により植物に対して車両1001を近接させるステップ、
2.撮像装置803を用いて植物を閲覧するステップ、
3.処理ユニット1016または制御システム107により画像を分析し、閲覧された植物の部分上の少なくとも1つの花が授粉に対して準備ができた状態にあるかどうかを判定するステップ(このステップは、a)前述の画像データと、1つまたは複数の花の授粉状態を示す発達段階または成長期を示す基準データ(例えば、授粉に対して準備ができた状態にある花の画像を有するデータセット)と、を比較することにより、または、b)授粉の存在または不在を示す花パラメータ(例えば花(単数または複数)の1つまたは複数の部分の色および形状など)を特定することにより、画像(単数または複数)における花の存在、および授粉に対して準備ができた状態にあることを特定するために画像データを分析することにより、または、c)訓練された人工知能技術(システムおよび/または方法)を利用することにより、により実行され得る)、
4.図8に対して上記で説明したように架台204を制御することにより、アパーチャ203からのそれぞれのオフセットを考慮して撮像装置803および/または804により見られた画像にしたがって流体/空気ストリーム811の軸/線を調整することにより、植物の要求される部分に対して指向させるためにアプリケータ/アパーチャ203の位置を調整するステップ、
5.撮像装置により閲覧される振動される植物の部分にしたがって、または、植物の部分に対して、および/または、植物の部分までの距離、および/または他のパラメータに応じて事前定義された値にしたがって、振動パラメータ(圧力、パルスの個数および振幅、各パルス幅、パルス間の間隙)を設定するステップ、
6.植物の部分を制御可能に振動させるために空気パルス列を放出するステップ。
1.農業地域から環境データを収集するステップと、
2.状態が、振動により誘導される授粉に適合する場合、システムは空気パルスを利用する処理デバイス(単数または複数)を使用し得るステップと、
3.状態が、係る振動により誘起される授粉に適合しない場合、植物微環境が事前調整され得るステップと、
3a.状態の乾燥度が過剰に高い場合、空気は、図4aに記載の植物処理デバイス(1つの貯蔵槽が水を含み得る)により加湿され得るステップと、
3b.状態の湿度が過剰に高い場合、相対湿度は、処理される植物の部分に対して加えられる空気を、(図7cにおいて説明されているように)加熱要素を用いることにより、加熱することにより、低下され得るステップと、
4.状態が、振動による花粉の放出を許可せず、事前調整する構成要素が利用可能でないが、花粉が雌性器官に付着可能である場合、花粉は、図4a~図4cにおいて記載の処理デバイス(1つの貯蔵槽が花粉を含む)により局所的にかつ指向性を有する状態で加えられ、および/または、花粉は、図6において記載の接触式の振動処理デバイスにより投与され得る、ステップと、
5.花粉が雌性器官に付着することを状態が許可しない場合、例えば図4a~図4cに記載の処理デバイスが、単為結実性の果物の成長を誘導するために花に対して植物ホルモンを噴霧するために使用され得るステップと、を含み得る。花における雌性器官の正確な位置を打撃することが必要であるため、局所的かつ指向性を有する状態で植物ホルモンを投与することは、きわめて重要であり、それにより、節約目的のため、および、大量のホルモンは植物を損傷し得るため、その両方の目的のために、量が低減される。
Claims (22)
- 植物処理システムであって、
植物処理装置であって、
1つ以上の流体流路と、
1つ以上の流体流アプリケータと、
植物の少なくとも一部に処理を適用するよう構成されかつ動作可能である1つ以上の植物処理デバイスであって、前記1つ以上の植物処理デバイスのうちの少なくとも1つは、前記植物の少なくとも一部における振動パターンを制御可能に誘導することにより、前記処理を適用するよう構成されかつ動作可能であり、前記振動パターンは、前記1つ以上の流体流路および前記1つ以上の流体流アプリケータを介して、事前決定された流れプロファイルを有する空気流を、前記植物の少なくとも一部に向かって発生させることにより、望まれる種類の処理が適用されるよう仕立てられており、前記空気流の事前決定された流れプロファイルは、前記植物の少なくとも一部における特定の1つ以上の領域に向かって指向することができ、かつ前記特定の1つ以上の領域に前記振動パターンを誘導する、指向性でかつ標的化された空気ストリームである、植物処理デバイスと、
前記植物の少なくとも一部の状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能な1つ以上のセンサを備える検知システムであって、前記1つ以上のセンサは、前記植物の少なくとも一部の画像データを示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能な光センサを含む、検知システムと、
を含む、植物処理装置と、
制御システムとのデータ通信のための通信ユーティリティであって、前記制御システムは、前記検知システムにより生成された検知信号を受信および処理し、前記1つ以上の植物処理デバイスが前記植物の少なくとも一部に適用される望まれる種類の処理に対応する振動パターンを誘導するための動作データを生成する、前記植物処理装置とのデータ通信のために構成されかつ動作可能であり、前記制御システムは、前記振動パターンの空気のパルス列の個数、パルス列間の時間間隔、各パルス列におけるパルスの個数、各パルス列における2つのパルス間の時間間隔、各パルスにおける圧力の振幅、および各パルスの持続時間のうちの少なくとも1つを定義するよう構成されかつ動作可能である、通信ユーティリティと、
を含む、植物処理システムであり、
前記1つ以上の植物処理デバイスは、前記植物の近傍部分に対する損傷を最少化しつつ、1つ以上の花に授粉が生じることを防止するよう、かつ/または、前記植物の少なくとも一部の中にある追加的な花の成長および開花を防止するよう構成されかつ動作可能な授粉抑制装置をさらに含み、前記授粉抑制装置は、
前記授粉抑制装置は、事前決定されたレーザパラメータをもって前記植物の少なくとも一部に照射し、それにより前記植物の少なくとも一部を損傷させるよう構成されかつ動作可能なレーザ装置を含むこと、および
前記授粉抑制装置は、前記植物の近傍部分に対する損傷を最少化しつつ、前記植物の少なくとも一部の1つ以上の領域を損傷させ、1つ以上の花に授粉が生じることを防止するために、または、前記植物の少なくとも一部の中にある追加的な花の成長および開花を防止するために、空気流出口のサイズを制御することにより空気流の指向性を維持しつつ、事前決定された温度を有する空気流を、前記1つ以上の流体流路を介して生成するよう構成されかつ動作可能であること
のうちの少なくとも1つを特徴とする、植物処理システム。 - 前記望まれる種類の処理は授粉をさらに含み、前記植物処理装置は植物授粉装置をさらに含み、前記制御システムは、前記検知信号を処理し、前記植物の少なくとも一部の中にある花が授粉されることになると判定する際に、前記1つ以上の植物処理デバイスのうちの少なくとも1つのための対応する動作データを生成するよう構成されかつ動作可能であり、それにより誘導された振動パターンが、前記植物の少なくとも一部の中にある少なくとも1つの花の授粉を生じさせるように構成される、請求項1に記載の植物処理システム。
- 前記植物処理装置は、前記植物の少なくとも一部の1つ以上の領域に対して1つ以上の処理物質または花粉を局所的に送達または噴霧するよう構成されかつ動作可能な物質送達装置をさらに含み、前記処理物質は、植物の病気を治療するための医薬品、植物の成長を誘導する植物ホルモン、有害生物を殺す害虫駆除剤、および成長および/または授粉を防止する植物損傷物質のうちの1つ以上を含む、請求項2に記載の植物処理システム。
- 前記物質送達装置は、前記処理物質または前記花粉を送達または噴霧するために、前記1つ以上の流体流路および前記1つ以上の流体流アプリケータを利用する、請求項3に記載の植物処理システム。
- 前記制御システムは、前記振動パターンの周波数、振幅、および持続時間のうちの少なくとも1つを定義するよう構成されかつ動作可能である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の植物処理システム。
- 前記1つ以上のセンサは、前記光センサを形成し、かつ、処理される前記植物の少なくとも一部が前記光センサの視野域内に配置されるように配向される少なくとも1つの撮像装置を備え、前記光センサおよび前記流体流路は、前記光センサの見通し線の軸と、前記指向性でかつ標的化された空気ストリームの伝搬の軸との間にオフセットおよび角度差を含む事前決定された固定された相対的配向をもって構成されている、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の植物処理システム。
- 前記1つ以上の流体流路は1つ以上の可撓性チューブを備え、前記1つ以上の流体流路に接続された1つ以上の流体流アプリケータは可動架台上に配置され、
前記光センサの少なくとも1つの撮像装置は、前記可動架台上および前記可動架台を担持する固定支柱上のうちの少なくとも一方に配置され、
前記光センサの少なくとも1つの撮像装置のそれぞれは、流体出口アパーチャに対してオフセットされており、前記流体出口アパーチャは、前記可動架台の位置にしたがって、前記流体出口アパーチャの指向方向と前記少なくとも1つの撮像装置の見通し線との間にある角度を形成し、前記少なくとも1つの撮像装置のそれぞれは、処理される前記植物の一部に向かって前記流体出口アパーチャの指向を制御するために前記画像データを提供する、
請求項6に記載の植物処理システム。 - 前記光センサの光収集面は前記流体流アプリケータの流体出口アパーチャに隣接して配置されているか、かつ/または、前記光センサおよび前記流体流アプリケータの流体出口アパーチャは固定的に取り付けられている、請求項7に記載の植物処理システム。
- 前記植物処理装置は、車両上のまたは農業地域内の容器から花粉を収集し、前記植物の少なくとも一部の中にある少なくとも1つの花の雌しべに収集された花粉を送達するよう構成されかつ動作可能な花粉輸送装置をさらに含む、請求項3乃至8のいずれか1項に記載の植物処理システム。
- 前記花粉輸送装置はパターン化された表面を有し、前記パターン化された表面は収集される花粉を前記表面に付着させるよう構成されている、請求項9に記載の植物処理システム。
- 前記検知システムは、前記植物の少なくとも一部の近傍における1つ以上の環境状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能な1つ以上の環境センサをさらに含む、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の植物処理システム。
- 前記1つ以上の植物処理デバイスは、前記植物の少なくとも一部の周囲の温度および湿度のうちの少なくとも1つを変更するよう構成されかつ動作可能である環境調整装置をさらに含む、請求項11に記載の植物処理システム。
- 前記環境調整装置は、空気流により前記温度または前記湿度を変更するために、前記1つ以上の流体流路および前記1つ以上の流体流アプリケータを利用する、請求項12に記載の植物処理システム。
- 前記検知システムは、a)前記検知システムが、前記植物の少なくとも一部の近傍における1つ以上の環境状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能な1つ以上の環境センサを含み、前記検知信号は授粉に関する不利な状態を示し、前記制御システムは、前記物質送達装置が単為結実による果実の成長を誘導するホルモンを送達または噴霧するための動作データを生成すること、および、b)前記検知システムが、前記植物の少なくとも一部の病気、または前記植物の少なくとも一部もしくはその周囲にいる有害生物を示す検知信号を提供し、前記制御システムは、前記物質送達装置がそれぞれ医薬品または害虫駆除剤を送達または噴霧するための動作データを生成すること、のうちの少なくとも1つを特徴とする、請求項3または4に記載の植物処理システム。
- 前記植物処理装置は、前記1つ以上の植物処理デバイスの滅菌、洗浄、および消毒のうち少なくとも1つを行うよう構成されかつ動作可能な組立体をさらに含み、前記組立体は、空気送風機、洗浄剤アプリケータ、および洗浄剤または消毒剤または滅菌剤噴霧器のうちの少なくとも1つを含む、請求項1乃至14のいずれか1項に記載の植物処理システム。
- 前記植物処理装置は、前記植物処理装置を前記植物の少なくとも一部の近傍に移動させ、それにより、前記植物の少なくとも一部を前記植物処理システムにより処理することを可能にするよう構成されかつ動作可能なナビゲーションおよび追跡組立体を含み、前記植物処理システムは、
a)前記ナビゲーションおよび追跡組立体は、前記植物処理装置を担持するロボティックアームを含み、前記制御システムは、前記ロボティックアームを3次元において制御可能に移動させるよう構成されかつ動作可能であること、
b)前記ナビゲーションおよび追跡組立体は、前記植物処理装置を前記植物の少なくとも一部の近傍に制御可能に輸送するよう構成されかつ動作可能な地上車両を含むこと、
c)前記ナビゲーションおよび追跡組立体は、1つ以上の光センサおよび位置決めセンサのうちの少なくとも1つを含むこと、および
d)前記ナビゲーションおよび追跡組立体は、前記植物処理装置を担持するロボティックアーム、および、前記ロボティックアームの空間移動経路を判定し、それにより植物処理のプロセス、時間、およびエネルギーを最適化するよう構成されかつ動作可能な慣性モーメントユニットを含むこと
のうちの少なくとも1つを特徴とする、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の植物処理システム。 - 前記制御システムは、
前記制御システムが、授粉の準備ができている花の画像を含む基準データと前記検知信号を比較することにより、かつ/または、前記画像データを処理して、前記画像(単数または複数)の中における花の存在を識別し、授粉の存在または不在を示す花パラメータを識別することにより、前記花(単数または複数)が授粉の準備ができていることを識別することにより、かつ/または、訓練された人工知能を利用することにより、前記植物の一部上にある少なくとも1つの花が授粉の準備ができているかどうかを、前記検知信号に基づいて判定するよう構成されかつ動作可能であること、および
前記制御システムが、前記光センサからの検知信号を分析し、処理されている間ならびにその処理後の前記植物の少なくとも一部の状態を判定し、対応するフィードバックデータを生成し、それにより、前記植物の少なくとも一部に誘導された振動パターンに影響する処理の少なくとも1つのパラメータの変更についての意志決定を可能にするよう構成されかつ動作可能であること
のうちの少なくとも1つを特徴とする、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の植物処理システム。 - 植物処理装置であって、
1つ以上の流体流路および1つ以上の流体流アプリケータを介して、植物の少なくとも一部上の事前決定された温度および流れプロファイルの空気を送風することにより、標的化された損傷を前記植物の少なくとも一部に対して生じさせるよう構成されかつ動作可能な1つ以上の植物処理デバイスと、
前記植物の少なくとも一部の状態を示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能な1つ以上のセンサを含む検知システムであって、前記1つ以上のセンサは、前記植物の少なくとも一部の画像データを示す検知信号を提供するよう構成されかつ動作可能な光センサを含む、検知システムと、
前記検知信号を制御システムに送信し、前記1つ以上の植物処理デバイスが、病気、有害生物、およびすでに授粉済みである花の個数から成る群から選択される、前記植物の少なくとも一部の1つ以上の状態に基づいて、前記植物の少なくとも一部に対して前記標的化された損傷を生じさせるための動作データを前記制御システムから受け取る、前記制御システムとのデータ通信のための通信ユーティリティと、
を含む、植物処理装置。 - 前記1つ以上の植物処理デバイスは、(i)その強度および波長のうちの少なくとも1つに関する事前決定されたパラメータのレーザビームを生成するレーザ装置、および(ii)物質送達装置のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項18に記載の植物処理装置。
- 前記植物処理装置は、前記植物処理装置を前記植物の少なくとも一部の近傍に移動させ、それにより、前記植物の少なくとも一部を前記植物処理デバイスにより処理することを可能にするよう構成されかつ動作可能なナビゲーションおよび追跡組立体をさらに含み、前記ナビゲーションおよび追跡組立体は、
前記植物処理装置を担持し、かつ、3次元において移動するよう構成されかつ動作可能であるロボティックアーム、
前記植物処理装置を前記植物の少なくとも一部の近傍に制御可能に輸送するよう構成されかつ動作可能な地上車両、
1つ以上の光センサおよび位置決めセンサのうちの少なくとも1つ、および
前記植物処理装置を担持するロボティックアーム、および、前記ロボティックアームの空間移動経路を判定し、それにより植物処理のプロセス、時間、およびエネルギーを最適化するよう構成されかつ動作可能な慣性モーメントユニット
のうちの1つ以上を特徴とする、請求項18または19に記載の植物処理装置。 - 前記植物の少なくとも一部は、単一の花または単一の花の中の領域である、請求項18乃至20のいずれか1項に記載の植物処理装置。
- 植物処理のための方法であって、
- 植物の少なくとも一部の画像データを含む検知データを取得することと、
- 前記検知データを分析し、前記植物の少なくとも一部上において事前決定された個数の花がすでに授粉されたかどうかを判定することと、
- 前記事前決定された個数の花がすでに授粉されたと判定する際に、前記植物の少なくとも一部上において、他の花(単数または複数)の授粉を抑制するか、または他の花(単数または複数)の成長および開花を防止することであって、前記植物の少なくとも一部上において、他の花(単数または複数)の授粉を抑制すること、または他の花(単数または複数)の成長および開花を防止することは、事前決定された温度、速度、および空間プロファイルの流体ストリームを、前記植物の少なくとも一部に指向することにより実現されることと、
を含む、方法。
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